疲劳试验机如何实现复杂载荷的同步施加？

智明科技

疲劳试验机实现复杂载荷（如拉-压-扭复合、多轴同步或非对称循环载荷）的同步施加，依赖于​​多轴作动系统​​、​​闭环控制技术​​及​​高精度信号协调​​的协同配合。以下是其核心技术及实现方式的详细解析：  
​​一、多轴作动系统设计​​  
1.​​多自由度作动器​​  
​​独立通道控制​​：每个自由度（如X/Y/Z轴直线运动、绕轴扭转）配备独立伺服液压或电动作动器，可独立编程加载波形（正弦、三角、随机等）。  
​​交叉耦合补偿​​：通过解耦算法消除多轴联动时的机械干涉（如X轴拉伸时Y轴的寄生力）。  
2.​​复合加载机构​​  
​​拉扭复合夹具​​：设计正交传力结构，允许试样同时承受轴向拉力与扭矩（如万向节联轴器）。  
​​六自由度平台​​：模拟真实工况下的空间复杂载荷（如飞机起落架的多向疲劳测试）。  
​​二、闭环控制技术​​  
1.​​实时反馈系统​​  
​​传感器网络​​：  
​​力传感器​​：测量各轴向实际载荷（精度±0.5%FS）。  
​​位移/应变传感器​​：监测试样变形。  
​​扭矩传感器​​：集成于扭转作动器末端（量程0.1-1000N·m）。  
​​同步采样​​：多通道数据采集卡（≥100kHz）确保时间对齐。  
2.​​PID与自适应控制​​  
​​PID调节​​：根据误差（设定值-实测值）动态调整作动器输出，减小相位滞后。  
​​前馈补偿​​：预加载反冲力模型，抵消机械间隙引起的响应延迟。  
3.​​波形同步算法​​  
​​相位锁定​​：通过PLL（锁相环）技术协调多轴波形相位差。  
​​频率跟踪​​：动态调整作动频率，匹配试样共振特性。  
​​三、复杂载荷谱实现​​  
1.​​载荷谱编程​​  
​​多轴时序叠加​​：将不同方向的载荷时间序列叠加。  
​​非比例加载​​：各轴载荷幅值与相位独立设定。  
2.​​环境耦合模拟​​  
​​温度-力学耦合​​：在温控腔体内同步施加热循环（-70℃~350℃）与机械载荷。  
​​腐蚀疲劳​​：在腐蚀介质（如盐水喷雾）中同步加载，实时监测裂纹扩展。  
3.​​软件平台​​  
​​有限元集成​​：通过FEA软件导出多轴应力分布，转换为试验机控制指令。  
​​自定义脚本​​：支持Python或LabVIEW编写复杂载荷逻辑（如随机振动谱+阶梯加载）。